为国者当务实 记康鹏教授及哈军工计算机系的战友们 吴凤鸣
中国人民解放军军事工程学院即哈尔滨军事工程学院(简称哈军工),这所由陈赓大将亲自领导、创建的学校倾注了共和国开国领袖们和所有希望国家强盛的人们的殷切希望,造就了数以万计的科技人才,创造了许多科研奇迹。
在这众多人才中,康鹏是极为杰出的一位,不论是作为学员还是作为教员,他都是优秀的。1955年他18岁时从河南开封一中考入哈军工。因为学习成绩好,数学、物理成绩尤为突出,1959年被选送到清华大学进修。在校期间完成了该校电机系转交给自控系的任务?某大剧院的灯光控制系统,受到电机系赞扬。一年后慈云桂教授将他招回哈军工,让他提前走上教学岗位。由于计算机专业在当时是新专业,没有现成的教材可用,他就到处找资料,一边学习、翻译资料,一边编教材、讲课,先后完成了<<脉冲技术与数字电路>>、<<计算机可靠性技术>>、<<逻辑代数>>、<<容错技术>>等讲稿,常常累得吐血。他编写的<<动态触发器>>、<<动?_静态触发器>>、<<推拉触发器>>、<<后阻塞振荡器>>、<<隔离-阻塞间歇振荡器>>等皆被国防科委评为论文一等奖。由于他教学和科研的突出成绩,1978年初,国防科技大学的前身长沙工学院首批将他评为副教授,当时与他一同评为副教授的只有一名讲师。作为科技工作者,中国科学院和工程院院士罗沛霖教授评价说:“我认为康鹏教授是一位极有科技创新精神和创造能力,对国防建设和国民经济作出重要贡献的,多学科的突出优秀专家。”
哈军工培养了他,给了他施展才能的空间和条件。那里有了解他、重用他、支持他的我国计算机界一代宗师慈云桂教授,有关心、爱护、保护他的领导和同志们,有聪明能干与他共担风险的战友们,加上他强烈的责任感,使命感,充满灵感的创造力,使他与他的战友们一起创造了一个又一个奇迹,为哈军工抹上了一道道亮丽的色彩,以至于今天人们谈论哈军工常常要说到他,而要说他,也离不开他最初创业的哈军工。事实上,他已成为哈军工象征性的人物载入史册。
北京信息产业协会秘书长徐祖哲于2002年出版了一本名为<<信息跨越-信息怎样改变社会与生活>>的书,书中提到1966年4月1日中国的第一个计算机系在哈军工成立,与自认为第一个建立计算机系的某大学整整早了12年。他说:“哈军工”的计算机系制造出了我国的“王牌”产品,自然也培养了一代新人,这样辉煌的历史是不容轻易忽略的。他还说:必要的历史回顾十分重要。需要回顾当年的真实,需要回顾当年的精神,今天也同样需要精神的力量,中国永远不应当忘却陈赓院长和“哈尔滨军事工程学院”的创新。
徐祖哲在书中提到的“王牌”产品是指441-B系列计算机,这个计算机是哈军工计算机系发展的起点,也是康鹏发明创造的起点。<<当代中国的国防科技事业>>一书写到:“国防尖端技术的发展对计算机性能提出了新的要求。一九六五年三月,军事工程学院研制出运行速度每秒一万次的441-B型通用晶体管计算机。在研制过程中,慈云桂教授带领部分青年教师,从国产晶体管生产工艺的实际水平出发,经过反复研究实验,解决了计算机稳定运行的问题。441B计算机的研制成功,在国内计算机界产生了很大的影响,对中国进入第二代计算机的发展阶段起了积极的推动作用。”
哈军工研制计算机起步于1957年,慈云桂与柳克俊教授带领了十多人的队伍,于1958年9月完成了901电子管计算机样机,得到周总理和十大元帅、大将及各军兵种领导人的好评,陈赓院长作出了创建哈军工计算机专业的决定。作为哈军工计算机专业领军人物的慈云桂教授,根据世界上一些技术先进国家晶体管计算机技术迅猛发展的现实和我们面临的技术封锁,提出中国人要有创造,要研制自己的晶体管计算机。他经过广泛调研,收集资料,提出了441B通用计算机的体系结构和逻辑电路的初步方案,向国防科委领导作了汇报,得到了热情支持。聂荣臻元帅指示:“哈军工计算机队伍要用国产晶体管尽快研制出一台通用数字计算机”。在这种情况下,慈云桂教授下决心停止了已全面铺开的电子管大型通用计算机的研制,他对康鹏说:“我有重担让你挑,那是苏联科学院院士那样的人干的事,你干不干?”康鹏问明是做晶体管计算机,立即回答说干。两个爽快人一拍即合,随即组织了一个十多人的小组,组长刘德祯负责行政管理、政治学习等;康鹏任副组长主管技术;还有一位副组长嵇启先和王振青、任连仲、李忠德、刘文玺、周凤武、盛允焕、曹恤如、谭信、黄盛忠、彭长贵、林信荣分别承担了运控、存储、外设、电源、结构以及加工安装等工作。
当时,国外计算机界的权威断言:中国五年之内不可能做出稳定可靠的晶体管计算机。在国外技术封锁,国内没有先例,国产晶体管性能又不稳定的情况下,要闯出一条路来,谈何容易!但大家知难而进,慈教授首先带领研制组分析了前人失败的原因,决定探索新路。当时所用的触发器使用正反馈,电灯的开关都会致使触发器翻转,很不可靠。不解决这一问题,工作无法进展,慈云桂教授把攻克触发器稳定性的问题交给了康鹏。康鹏突破了思维定势,他想既然正反馈易受干扰那就不用正反馈,用两个信号分别推拉,触发器岂不稳定了!根据这个思路,他设计、发明了推拉触发器和隔离阻塞技术,解决了研制441B的难题。
研制组对元器件、插件、部件的试验、筛选,对电源负荷的试验、选择及磁芯存储器的手工穿线工艺、手工焊点工艺等等都从难从严要求,从总体、逻辑、电路、工艺设计到安装调试,都坚持了可靠性第一、质量第一。十来个人扎扎实实、一丝不苟地奋战了二年多,于1964年10月率先完成了441B通用计算机的研制任务。国防科委领导派袁林祥、唐遇鹤两位参谋负责考机,两人轮流在机器旁盯了11昼夜(当时英国最好的晶体管计算机KDF-9也只连续运行70多小时),后仅因一个变压器烧坏而停机。随后国防科工委组织,从原北京工业学院、北京航空学院和上海交通大学等高等院校和国防科委有关试验基地、研究所抽调了50多人,办了培训班,复制生产了11台。研制小组荣立了集体一等功,康鹏的推拉触发器获得了发明创造奖。此后研制组先后研制了441B-Ⅱ、Ⅲ型计算机。1996年12月23日,<<计算机世界>>上刊登的中国计算机学会秘书长陈树楷撰写的<<电脑史话(三)>>,一文中称441B-Ⅱ、Ⅲ两个型号的计算机共生产了100多台。这个数字超过了当时我国计算机总产量的1/3。
两院院士罗沛霖教授称该计算机为“当时许多要求可靠性能高的优选品种”,广泛应用于国防和国民经济建设的多个领域,也是唯一成为上海交通大学、西北工业大学、原北京工业学院、成都电讯学院、西安军事电讯学院等校自行复制的计算机;441B计算机的使用寿命也是异常惊人的,据解放军报1983年12月12日的一篇文章<<塞北耕耘三十年>>载,国防科工委某基地的441B计算机自1965年投入使用以来一直在运转,发挥了挥重要作用。
康鹏发明的隔离阻塞推拉电路还在多类专用、通用计算机及专用设备中使用,为我国航天、邮电、水电等科技事业的发展发挥了重要作用。康鹏也因此在文化大革命前夕获得了国务院副总理、国家科委主任、国防科委主任聂荣臻元帅签发的“发明证书”。据说这样的奖项在电子界和其他院校都不曾有过,这一奖项既是康鹏的殊荣,也是哈军工的殊荣。鉴于当时文化大革命即将开始的政治氛围,为了保护康鹏,学院科研处的领导将此发明证书封存了起来。康鹏虽然听说有此奖项,也没有查找过证书的下落。2003年年初,为了撰写纪念哈军工创建50周年的文章,他通过当时学院科研处的同志查问此事。哈尔滨工程大学的邵国材、宁钢两位同志证实了此事,但由于年代久远,又经过文化大革命和哈军工的解体、搬迁,原件已经失落。
慈云桂教授和康鹏的加班加点、苦干巧干、,敢为天下先在1964年的政治运动中被批判为“只专不红、反党”。无私无畏的慈云桂教授在自身难保的情况下,仍然全力保护康鹏,甚至在批判大会上说:“你康鹏有什么思想!只有毛泽东思想。”系副主任张杰对他说:“我们都知道你,你不要管那些” ,刘居英院长一直非常重视他,对他说:“康鹏,你应该做得更好!”
1966年初,军队急需的全自动高炮指挥仪研制工作受阻,国防科委的领导们为此很着急,慈云桂教授听说此事向国防科委请命,争取到了研制高炮指挥仪的任务,回院后很快组织了由康鹏任组长、俞午龙、李时昆、王万章、刘凤岐、蹇贤福、周凤武、乔国良、戴世宗、张树生等十余名科技人员的研制小组。由于开始是研制“三七炮”自动指挥仪,研制小组就称为“三七组”,后来改为“五七炮”,实际完成的是57-1全自动高炮指挥仪系统。
研制组的人员都很年轻,俞午龙等还是刚毕业的计算机专业学员,他们不了解高炮,不掌握空中目标及其飞行数据,也不懂雷达,更没有把这些装备、设备组合成系统的知识储备和经验,更没有可以借鉴的国内、外技术资料,完成这一任务的难度极大。但他们是初生牛犊不怕虎,为了国防建设豁出命也干。他们一方面去靶场调查了解,看老式的机电指挥仪的检测设备、方法;另一方面抓紧时间研制了用于控制高炮的441C计算机样机。但是,急忙做出来的441C样机运到靶场后不能正常工作,加上新研制的数模、模数变换部件的精度等方面的问题,441C计算机与雷达、高炮联接后,随动系统不灵,炮身颤动,无法使用。这时,个别人动摇起来,想打退堂鼓;更多的人却是越有困难越要干。俞午龙、王万章等当时积极支持康鹏继续干,研制组开会分析了失败的原因,认为问题的根源是思想上对困难认识不足,大家很快统一了思想。
由于高炮指挥仪打靶要在靶场进行,需要同时动用飞机、高炮、雷达和同步照像系统。让这些装备、设备协调工作本身就是难事;而飞机的飞行又要根据打靶需要选择机型、飞行航线、飞行高度和速度,还要申报飞行计划,并根据气象条件和所飞空域的航空预报、飞报调整飞行计划。飞机因多种原因不能飞的时候,人们只能等待。所以,打靶一次往往要花上三、五个月的时间。为了保证质量,对产品的性能做到心中有数,必须经过检测,康鹏等人认识到要加快指挥仪的研制进度必须先解决检测问题,为此,他提出了建立实时数字仿真系统方案,在室内模拟打靶的全过程。
为了实现该方案,康鹏及研制组成员在文革动乱期间,在不清楚441B能否经得起颠簸,能否在野外-20℃的环境下工作的情况下,与当时科研处主管的干部宁钢、邵国材一起把由4个大机柜组成的441B主机系统及打印机、输入机、备件等相关设备辗转运输多次,拉到了冬天气温低达-20℃的阿尔山口的靶场。这是一场技术冒险,更是一场政治冒险,如果441B计算机遭到了损坏,“现行反革命”的大帽子必戴无疑,康鹏及相关人员皆在劫难逃。为了国家,他们甘愿担风险,甘愿吃别人不能吃的苦,做别人没有做的事。所幸的是:计算机在长途辗转运输的过程中没有损坏,在-20℃至-50℃的环境中,竟也能正常工作。研制组在靶场采集了大量实时飞行航迹数据后,又把设备拉回学院。1968年他们完成了由相距60米的441B与441C联机实现的实时数字仿真系统,这比中国仿真学会理事长李伯虎院士1980年在美国见到的,于1978年左右完成的,当时最先进的实时数字仿真系统AD-10早10年。同年,研制组又对441C专用机进行了改造,研制成了车载式441C通用机,并用该机实现了441B与441C专用机联机使用的实时数字仿真功能。这套系统机动性好,实用性及环境适应性强,对推动我国国防现代化建设迅速发展具有十分重要的意义。
在现代战争条件下,各国都致力于提高空中飞行器的速度和机动性能。高炮指挥仪原先用的传统射击算法使得高炮对高机动性能的空中目标的射击命中率很低,康鹏认真研究了高机动性能飞机的战术特点,从心理学角度分析、推测目标进行不同的机动飞行欲实施的真实企图,提出了“人工智能状态因子算法”。使用该算法并妥善解决了各装备接口的机械、电气性能兼容,模数、数模转换设备的精度、速度,野外气象条件下的适应能力,以及不同大气条件、不同设备间的电磁兼容性能等问题。1971年,由441C计算机与57式高炮、雷达组成高炮射击系统与我军装备的仿苏六型指挥仪进行了射击对比实验。使用441C指挥仪的高炮射击的炮弹发发按精度要求击中目标,使用仿苏六型指挥仪的高炮射击的炮弹发发皆不满足精度要求,成为飞弹。在现场观看的炮兵副司令员孔从周将军赞叹地对康鹏说:“你是我军指挥仪的鼻祖”。老将军看到康鹏身体不好,亲自带他到北京请名医诊治。1975年“441-C”数字指挥仪设计定型命名为59式57-1数字指挥仪。
1974年,面对我国集成电路的落后状况,康鹏意识到:“要使我国的半导体集成电路技术尽快赶上去,一方面要尽快提高生产水平,加一方面要寻找新的集成电路设计技术,突破国外的框框”。他想:外为国人用多个晶体三极管完成一个逻辑功能。我们能不能用一个晶体三极管完成多个逻辑功能呢?经过反复思考,他提出了把晶体三极管的发射极(E)、基极(B)、集电极(C)都利用起来完成2、3个逻辑功能的理论,简称“E?B?C”理论。该理论实现了用小规模集成电路制造工艺完成中规模集成电路功能的效果,为集成电路的设计、生产闯出了一条新路。
康鹏的这项理论与441B、441C计算机于1978年3月在的全国科学大会上均荣获了成果奖。康鹏的成就和才能得到了我国军内外许多领导、专家的关注。时任四机部科技司司长的罗沛霖院士破格安排了向部外单位拔款40万元,委托康鹏与安徽绩溪县的一个上海小三线厂研制、生产基于“E?B?C”理论的SS-1系列集成电路,这些电路用在他任总设计师的型号为“DG-1”的24位字长的多功能计算机中。“DG-1”多功能机获得国防科工委二等奖,并生产了多台,分装在向阳红10号导航船和远望一号、二号测量船上,于1980年随船完满地完成南太平洋洲际运载火箭发射试验和随后的水下发射试验任务。
1982年,为了解决331工程火箭发射的数字、模拟混合仿真问题,我国进口了一台Hgshare-700 混合仿真机。正如原哈军工教授,现中科院院士梁守磐先生所言:任何技术先进的国家都不会把危及本国安全的技术卖给别国。美国政府对我们进口这样的设备百般刁难,关键的部件、软件不卖给我们,还要监督使用。这一切严重地阻碍了工程的进展,国防科委主任张爱萍很着急,与副主任张震寰和秘书长李庄商量能否自己干。张震寰、李庄想到了做过指挥仪仿真的康鹏,很快召见了他,让他组建课题组进行分析论证。用与441C对比论证的方法,经过几天考虑,康鹏的课题组得出了论证结果:用国内现有的计算机进行数字仿真可以解决331工程火箭发射仿真问题。
1982年6月20日,国防科委、国防工办在北京西山召开了联合论证会,康鹏等人的论证报告得到了与会专家的认可。国防科工委领导随即指示停止进口每台600多万美元的Hgshare-700计算机,由国防科大改进和仿制VAX780计算机,这一项就为国家节省了约两千万美元外汇。
331工程数字仿真常微分方程的初值求解原来用的是Runge-Kntta方法(简称R-K方法),该方法计算时间较长,不能满足实时性要求,康鹏在原航天部一院十二所编写的331数字仿真程序基础上,提出了K-P(康鹏)方法。采用相同积分步长,用K-P方法和R-K方法分别在320、PDP-11/70、UNIVAC1100/10计算机进行求解方程运算,P?K方法所用时间一般为R-K方法的1/3。当积分步长为6毫秒时,用K-P方法最快达到2分51秒,而用R-K方法则不论用什么机器皆“发散”,得不出结果。为此,1982年9月2日<<国防科技简报>>增刊第16期作了专题报道,称康鹏副教授领导的小组进行的仿真计算和方法研究取得了重要进展。并预估改变程序设计语言,进行程序优化,换用比UNNIVAC1100/10计算机运算速度快的VAX780,不仅可以满足331工程实时数字仿真的要求,并且还有一定的冗余量。这份简报中还着重提出:“在计算机仿真中,仿真方法是非常重要的,也是很有潜力的,对仿真方法的研究应给予足够的重视。”
国防科委领导对康鹏在计算机实时数字仿真方面所作的贡献给予了充分的肯定和高度的评价,并委以重任,让他留京筹建系统仿真研究所,即现在的总装系统工程研究所。
这一阶段康鹏还提出了由五篇论文组成的B算法,这是用于逻辑化简、线路测试,故障检测的统一算法,既方便实用又很有创新。
康鹏自1961年在哈军工被慈云桂教授推出来负责441B计算机的研制工作以来,和他的战友们先后在计算机、高炮指挥仪、人工智能、晶体管电路、集成电路、计算方法、现代信息服务等多个领域辛勤耕耘,解决了一些国防建设和国民经济发展中急需解决的关键性难题,得到了军队和地方有关领导的高度重视和充分肯定,罗沛霖院士将康鹏的成功归于他的诚恳、认真、钻研。这也是他的战友们共同的特点。康鹏认为自己遇上了好时机,上了哈军工,赶上了一系列重大课题,有了施展才能的机会;二是有恩师慈云桂教授和罗沛霖院士的鼓励、支持和重用;三是战友们在重大难题面前自强自立,每个人都能独挡一面,出色完成任务。让康鹏倍感内疚的是不少战友英年早逝,特别是当年的三七组,总共10来个人已去世4位,十分聪明能干的俞午龙年仅36岁即死在出差的途中。康鹏也十分感激自己的妻子王兰英,他说:“我摊上了一个好爱人,困难时期若不是她业余时间养鸡、种菜,重点保护我,我也难以支持下去。”
步入老年的康鹏依然兴趣广泛、思维活跃,在信息领域获取了多项专利。他说创新是有规律可循的,要学、思、创;要跳学、漏学,不能都是重点;不能循规蹈矩,要跳出框框去创造、实践,并且持之以恒。他的那些十分优秀的战友有不少至今仍活跃在计算机领域,为我国信息化建设,为培养后继人才继续呕心沥血。
康鹏和他的战友们的事迹告诉我们:和平时期仍然需要献身精神。个人和小团体的功利主义不能要,国家和民族的功利主任必须有;为国者、当务实,国家和民族需要的时候,要能冲得上去;在人员少,条件差的情况下做出高水平的东西,用简单的办法解决复杂的问题是高明、是创新。